基于XN5106的集中抄表通讯系统

基于XN5106的集中抄表通讯系统

集中抄表系统越来越多的被用于对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。在电力集中抄表系统中，电力线载波因其有线通讯，但无需另外铺设线路，安装方便等优点，成为了电力通讯中“最后一公里”的优选解决方案。本文论述的就是基于讯能科技的XN5106电力载波芯片在集抄系统中的应用。

标签：集中抄表系统；载波通讯；XN5106；

1.系统构成

电力用户信息采集系统由主站、前置机、集中器、采集器、电能表等部分构成。前置机与集中器之间采用GPRS通讯，集中器与采集器之间采用电力线载波通讯，而采集器与电能表之间则是RS485通讯。整个系统框图如下：

2. 各系统单元功能

2.1 主站

具有选择集中器并与集中器进行信息交换功能的设备。在本抄表系统中，主站包括前置机、应用服务器和数据库服务器三个部分，而前置机则是直接和集中器进行通讯的部分，负责通过各种通讯介质和集中器进行通讯，可以单独运行，在与主站其它部分脱离联系以后（通讯部分还正常），仍然可以维持系统的运行。

2.2 集中器

集中器是电力抄表系统中的关键设备，由数据处理单元、数据存储单元、时钟单元、抄表通讯单元、数据传送通讯单元组成。能够通过下行通道自动抄收本集中器要管理的表计列表，对指定表计进行点抄操作，并具有自动上报功能，可以与上位机软件通讯，传送指定类型的数据或执行特定的操作。

集中器通信单元分为上行、下行、本地三种，上行为集中器与主站的通信信道，下行为集中器与表计或采集器的通信信道，本地为设置和读取集中器参数的通信信道。上行采用GPRS通讯，GPRS模块采用MC55模块，该模块广泛使用，其性能稳定，安全可靠，适用于欧洲和亚洲的频段（900，1800和1900 MHz）。下行采用PLC（电力线载波），PLC模块的主芯片采用杭州讯能科技有限公司开发的XN5106，该智能型电力载波控制芯片，采用32位处理器内核，其中固化了载波通讯的协议栈和系统自动路由算法模块。第3节有较详细的介绍。本地通讯配置了两路隔离的RS485总线，一路用于级联，一路用于抄收485总表。

2.3 采集器

采集器主要由三部分组成：电源单元、处理单元、通信单元，对上连接集中器，对下连接多个RS485电能表，能够同时兼容DL/T645-1997、DL/T645-2007两种协议的表计并且自动适应不同表计类型的多种波特率，并具备通过RS485总线进行采集器程序升级的功能。

2.4 电能表

满足我国电网要求，适应电网自动化需要，具有RS485通讯的智能仪表、采集终端等，提供终端采集数据，响应数据采集通讯命令，支持DL/T645-1997或者DL/T645-2007协议。

3. 讯能XN5106载波通讯

采用XN5106作为本系统的载波传输芯片，该芯片有以下特性。

3.1性能卓越

抗干扰能力强，针对载波信道的每一种干扰形式都采取了相对应的抗干扰处理，FSK+跳频技术对抗窄带干扰和衰落，超长交织器抗突发噪声能力强，纠错码对抗白噪声、突发噪声等，自动重传机制，提高数据传输可靠性。

灵敏度高，实测接收灵敏度达到了20uVrms；另外可以定制通讯速率，通讯速率最高可達12kbps，在本应用中，考虑传输的稳定性，选用了厂家默认的传输速率1.6kbps；XN5106方案通讯速度快，通讯命令发出后的等待时间不超过3秒。

3.2应用灵活

通信主频可设置，设置范围为10kHz-500kHz，可以根据现场环境，选择合适的通讯主频，提高通讯的成功率。厂家提供的模块通讯透传通道，可以使应用编程更加灵活，可以用于多种不同的应用情况。另外通讯内容可加密，提高数据安全性。

3.3维护方便

该载波方案最大的优点，在于可以主动上报载波节点地址，主动区分不同台区信息，最终实现各个台区自组网。自动台区划分的信息通过集中器可以远程上传到主站，解决了部分地区现场台区归属混乱的问题，提高电力设备管理资料的准确性。

3.4组网高效

即插即用、实时动态组网。目前多数载波方案中，更换了其中某个节点模块

后需要重新人为发起组网，实现网络更新。XN5106方案中，实现了即插即用，更换模块后载波底层自行实现动态组网，即可进行通讯。

5. 结束语

数据通讯部分是实现集抄功能可靠有效运行的关键，而载波作为一种方便廉价的应用方案，大量用于电能表数据传输。XN5106以其良好的技术指标以及功能，成为电力线载波方案可信选择。

【参考文献】

[1] Q/GDW 374.3-2009 电力用户用电信息采集系统技术规范第三部分：通信单元技术规范（国家电网公司）

[2] Q/GDW 376.2-2009 电力用户用电信息采集系统通信协议第二部分：集中器本地通信模块接口协议（国家电网公司）

[3] 薛公木低压电力线通信在集中抄表中的应用[J]. 农村电气化. 2003 （04）

[4] 韩萍载波远程抄表系统的升级改造. 山西电力. 2013-12-30

[5] 郭智波电力线载波技术在用电信息采集系统的应用分析. 电子制作. 2013-12-15